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基于虚拟同步发电机的无锁相环预同步并网控制策略
基于虚拟同步发电机（virtualsynchronousgenerator，VSG）的无锁相环预同步并网控制策略
摘要：随着可再生能源的快速发展，如风力发电和光伏发电等，电力系统中的可再生能源发电量的逐渐增加，带给现有电力系统传统锁相环（PLL）控制策略带来了一些问题。为了解决这些问题，本文提出了一种基于虚拟同步发电机（VSG）的无锁相环预同步并网控制策略。该控制策略利用VSG的特点，通过对电力系统的电压和频率进行调节来实现无锁相环的预同步，并将可再生能源发电系统与传统电力系统实现平稳并网。仿真结果表明，该控制策略在保持电力系统稳定性的同时，提高了可再生能源发电系统的响应速度和并网稳定性。
关键词：可再生能源；虚拟同步发电机；无锁相环；预同步并网控制
1.引言
随着可再生能源发电技术的快速发展和推广应用，如风力发电和光伏发电等，可再生能源发电量逐年增加。然而，这也给电力系统的稳定运行带来了新的挑战。传统的电力系统是通过锁相环（PLL）进行频率和相位同步控制的。然而，当可再生能源发电系统与传统电力系统并网时，由于其输出功率波动和电压频率变化较大，PLL控制策略可能出现失锁或振荡的情况。因此，需要提出一种新的控制策略来解决这些问题。
2.虚拟同步发电机
虚拟同步发电机是一种新型的可再生能源发电系统，其特点是通过调节电力系统的电压和频率来实现同步，并实现与传统电力系统的平稳并网。与PLL控制策略不同的是，VSG不需要引入锁相环，因此能够更快地实现同步，并提高并网稳定性。
3.无锁相环预同步并网控制策略
为了实现VSG的无锁相环预同步并网控制，首先需要对VSG进行建模和参数调节。然后，利用VSG的特点，通过调节电力系统的电压和频率来实现VSG与传统电力系统的同步。具体控制策略如下：
3.1VSG建模与参数调节
根据VSG的特点，建立VSG的数学模型，包括发电机的电动方程、电磁方程和控制方程等。根据实际情况，调节VSG的参数，以提高其响应速度和稳定性。
3.2电压和频率调节控制
利用VSG的数学模型和实时采集的电力系统数据，设计电压和频率调节控制策略。根据电力系统的需求，通过调节VSG的输出电压和频率，使其与传统电力系统实现同步，并将其稳定并入电力系统中。
4.仿真结果分析
通过MATLAB/Simulink进行仿真实验，验证无锁相环预同步并网控制策略的有效性和稳定性。仿真结果表明，该控制策略能够实现快速同步，并在电力系统中保持稳定。
5.结论
本文提出了一种基于VSG的无锁相环预同步并网控制策略，用于解决可再生能源发电系统与传统电力系统并网时的稳定性问题。通过对VSG的建模和参数调节，设计了电压和频率调节控制策略，并通过仿真实验验证了该控制策略的有效性和稳定性。未来的研究方向可以进一步优化控制策略，提高可再生能源发电系统的性能和稳定性。
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